回漿變濃情況下帷幕灌漿注灰量計算方法研究

李如吳乃文

（1.浙江華東工程咨詢有限公司 浙江杭州 310014 2.雅礱江流域水電開發公司桐子林建設管理局 四川攀枝花 617100）

1 概述

通常來說，帷幕灌漿自上而下分段灌漿可采用循環式灌漿或純壓式灌漿[1]。純壓式灌漿在施灌下部孔段時灌漿漿液容易通過巖石的裂隙串至氣脹栓塞以上的灌漿孔內形成堅硬的結石，將氣脹栓塞牢牢抱死難以拔出形成孔內事故，從而影響施工進度和灌漿質量，目前我國大多數巖石裂隙發育地區一般很少采用。循環式灌漿是指經高壓灌漿泵泵出的漿液通過射漿管注入到灌漿孔段底部，在壓力作用下，一部分漿液滲入到巖體裂隙中，另一部分漿液通過回漿管返回到盛漿桶或回漿桶中，并與新鮮漿液混合后再用灌漿泵送入灌漿孔，保持灌漿孔段內的漿液呈循環流動狀態的一種灌漿方法。循環式灌漿根據灌漿管路布置和參數采集的不同分為兩參數小循環灌漿和三參數大循環灌漿，目前我國大多數巖石裂隙發育地區采用循環式灌漿。

桐子林水電站位壩基基巖隱微裂隙發育，節理、裂隙居多且多無充填，小斷層、擠壓破碎帶、裂隙密集帶相對分布隨機，延伸性較差。在進行壩基帷幕灌漿工程施工過程中，大量孔段出現涌水及“回漿變濃”現象，漿液在較短時間內自動升高一至二級。灌漿過程中吃水不吃漿，在較大灌漿壓力下仍有一定流量，實際為漿液水分流失。

本工程采用自上而下分段循環式灌漿，常規的小循環灌漿和大循環灌漿是基于灌漿漿液比重人工調整且基本維持不變的情況下進行的，由于回漿變濃導致漿液濃度自動變化、升高，常規的灌漿自動記錄儀記錄的流量和比重失真，即注灰量失真，一方面分序加密灌漿成果不正常，另一方面不能按照合同準確計量支付。對此，通過對整套灌漿管路布置及常規的灌漿自動記錄儀參數采集原理進行分析，在常規灌漿自動記錄儀的基礎上探索出了一種回漿變濃情況下帷幕灌漿注灰量計算方法，能夠真實準確的反應注灰量。

2 正常情況下帷幕灌漿注灰量計算方法分析

2.1 小循環灌漿情況下自動記錄儀注灰量計算方法分析

目前，我國灌漿工程中廣泛采用小循環灌漿工藝，這種工藝的參數采集及計量方式是：在進漿管路上安裝一個流量傳感器（流量計），在回漿管路上安裝一個壓力傳感器及調節灌漿壓力的高壓閥門，在流量傳感器及灌漿孔之間設置一個漏斗狀回漿桶，回漿桶部位安裝一個水灰比密度傳感器。盛漿桶內的漿液依次經過流量計和密度計進行計量，然后經過高壓灌漿泵進行升壓，再經過射漿管將漿液送入灌漿孔施灌段底部，在高壓灌漿泵施加的高壓下，一部分漿液滲入到巖體裂隙中，另一部分漿液通過回漿管返回到流量計與灌漿泵之間的漏斗狀回漿桶中（未通過流量計，不存在重復計量問題），如此反復循環。

正常灌漿情況下，進漿管與回漿管漿液密度是一致的，水泥注灰量=密度×流量×時間。在回漿變濃情況下，灌漿漿液在灌漿孔內高壓情況下失水，導致灌漿孔段及回漿管內密度自動上升，回漿管中的漿液流入漏斗狀回漿桶通過水灰比密度傳感器后再次循環進入灌漿孔段內，灌漿自動記錄儀記錄的漿液密度比盛漿桶內配置的漿液密度高，實際灌入基巖裂隙的漿液為水，記錄儀顯示灌入裂隙的漿液為高濃度漿液，注灰量失真。

2.2 大循環灌漿情況下自動記錄儀注灰量計算方法分析

大循環灌漿的鉆孔和灌漿施工順序及施工方法與小循環灌漿工藝的施工過程是一樣的，不同的是這兩種灌漿工藝的管路布置和參數采集方式不一樣。其具體做法是：盛漿桶-灌漿泵泵出的漿液首先進入穩壓罐-進漿流量計-水灰比密度計-通過射漿管將漿液送至施灌段底部-在高壓下一部分漿液滲透至巖體裂隙中-另一部分漿液經射漿管外壁與孔壁之間的間隙回流至孔外-壓力傳感器-回漿流量計-高壓閘閥-返回的漿液與盛漿桶內的新鮮漿液匯合-重復循環至灌漿結束。

大循環灌漿工藝與小循環灌漿工藝的不同之處是在回漿管路上增加了一個流量計，漿液直接回到盛漿桶，不會因為漿液在孔內循環溫度升高而影響漿液質量。其計量原則是整個大循環通道內同一時刻漿液密度是一致的，通過進漿管和回漿管兩個流量計流量差計算注灰量，即水泥注灰量=密度×（進漿流量-回漿流量）×時間。如遇回漿變濃，漿液在孔內失水，導致同一時刻灌漿孔段及回漿管路中的漿液密度自動升高大于進漿管路漿液密度，在此情況下自動記錄儀記錄計算的水泥注灰量失真。

3 回漿變濃情況下帷幕灌漿注灰量計算方法研究

研究思路：

桐子林水電站壩基帷幕灌漿采用的是自上而下分段循環式灌漿，管路按照小循環灌漿布置，在此情況下灌漿自動記錄儀在計算灌漿注灰量時使用的是回漿密度乘以注入漿液體積，回漿變濃情況下因孔內漿液失水回漿密度自動升高，其自動記錄儀記錄的漿液密度及注入漿液體積失真，自動記錄儀計算的注灰量數據失真，需要人工再次分析。另外，根據設計及規范要求，灌漿過程中若遇回漿變濃，待注入率足夠小時換用相同水灰比的新漿灌注。

正常情況下，灌漿自動記錄儀記錄的注灰量雖然是回漿密度乘以注入漿液體積，但實質是進灰量減去棄灰量及孔占、管占灰量。假定盛漿桶在一定時段內的漿液密度是恒定不變的，按照進漿密度乘以總的灌入體積減去回漿密度對應的孔占、管占及置換漿液的體積這一計算思路，使實際注灰量的計算變得精準，排除了回漿變濃產生的干擾。

4 結語

目前國內常用的灌漿自動記錄儀僅適用用于常規灌漿，回漿變濃情況計算得出的注灰量比實際注灰量偏大，一般工程項目灌漿過程中回漿變濃出現頻率不高且不明顯，工程師及項目管理人員容易忽視。通過對回漿變濃情況下注灰量計算方法的研究及在桐子林水電站壩基帷幕灌漿成果中的應用，在解決桐子林水電站工程帷幕灌漿計量問題的同時，對國內正在遇到或即將遇到回漿變濃這種特殊情況下的帷幕灌漿工程具有借鑒意義，同時為灌漿自動記錄儀的升級改造提供了方向。